Практическое занятие №2 тема: регуляция онтогенеза. Молекулярно-генетические механизмы дифференцировки. Критические периоды. Роль среды в развитии организма.

Цель занятия

• Изучить клеточные и системные механизмы онтогенеза.

• Знать генетический контроль развития.

• Изучить концепции целостности онтогенеза.

• Знать особенности гуморальной регуляции индивидуального развития.

• Знать классификацию и характеристику врождённых пороков развития.

Выяснение конкретных клеточных и системных механизмов таких преобразований составляет основную проблему современной биологии развития. Увеличение массы тела особи, т.е. ее рост, и появление новых структур в ходе ее развития, называемое морфогенезом, нуждаются в объяснении. Рост и морфогенез подчиняются законам, которые обусловливают приуроченность конкретных процессов онтогенеза к определенному месту зародыша и периоду эмбриогенеза. Отдельные стадии индивидуального развития отличаются также определенной скоростью протекания с характерным качественным и количественным результатом.

Биология развития изучает способы генетического контроля индивидуального развития и особенности реализации генетической программы в фенотип в зависимости от условий. Под условиями понимают различные внутриуровневые и межуровневые процессы и взаимодействия: внутриклеточные, межклеточные, тканевые, внутриорганные, организменные, популяционные, экологические. Можно сказать, что усилия исследователей в области биологии развития концентрируются вокруг стержневой проблемы генетической предопределенности и лабильности онтогенетических процессов, что в известном смысле на ином уровне познания возвращает нас к идеям неопреформизма и эпигенеза.

Не менее важными являются исследования конкретных онтогенетических механизмов роста и морфогенеэа. К ним относятся следующие процессы: пролиферация, или размножение клеток, миграция, или перемещение клеток, сортировка клеток, их запрограммированная гибель, дифференцировка клеток, контактные взаимодействия клеток (индукция и компетенция), дистантные взаимодействия клеток, тканей и органов (гуморальные и нервные механизмы интеграции).

Все эти процессы носят избирательный характер, т.е. протекают в определенных пространственно-временных рамках с определенной интенсивностью, подчиняясь принципу целостности развивающегося организма. Биология развития стремится выяснить степень и конкретные пути контроля со стороны генома и одновременно уровень автономности различных процессов в ходе онтогенеза. [ Ярыгин В.Н. том 1. 2015]

Вопросы для самоподготовки

1. Основные концепции в биологии развития: преформизм и эпигенез.

2. Характеристика клеточных механизмов развития:

• деление

• миграция

• сортировка

• запрограммированная гибель

• адгезия

• дифференцировка (лабильная и стабильная)

3. Методы экспериментальной эмбриологии. Опыты В. Ру и Д. Гердона, Г. Шпемана, Г. Дриша по изучению закономерностей эмбриогенеза.

4. Роль эмбриональной индукции в морфообразовательном процессе. Опыты Г.Шпемана.

5. Генетический контроль развития:

• гомеозисные и дизруптивные мутации

• мутации генов с материнским эффектом

• мутации генов Т-локуса на примере мыши

6. Гормональная регуляция онтогенеза на примере плацентарных млекопитающих.

7. Целостность онтогенеза. Понятие детерминации в развитии.

8. Роль эмбриональной регуляции в сохранении нормального хода развития.

9. Понятие морфогенеза. Концепции регуляции морфогенеза:

• физиологических градиентов

• позиционной информации

• морфогенетических полей

10. Понятие критических периодов в онтогенезе человека.

11. Определение и классификация врождённых пороков развития.